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TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO Entre las harinas de los cereales solamente la de trigo tiene la capacidad de formar masa fuerte, cohesiva, capaz de retener gases y dar productos aireados y livianos después de su cocción. Esta propiedad se debe a su composición química y en especial a las proteínas y a su capacidad de formar gluten (León y Rosell, 2007). Se atribuye estas propiedades fundamentalmente a las proteínas de reserva del trigo que forman gluten. El almidón y las proteínas solubles en agua, albúminas y globulinas, se pueden eliminar del gluten trabajando la masa bajo una pequeña corriente de agua. Luego del lavado, queda una masa gomosa, blanco-amarillenta, denominada gluten que representa el 80% de las proteínas del trigo, formada por las proteínas insolubles en agua, gliadinas y gluteninas, que definen la calidad de un trigo. Las proteínas de otros granos de cereal, no tienen la propiedad de formar masa. El centeno y triticale producen masas débiles, no comparables a las del trigo (Hoseney, 1991, Cauvin and Young, 2009). Aunque el gluten se encuentra en la mayoría de los cereales (trigo, cebada o centeno) hay algunos cereales libres de gluten: arroz, maíz, trigo sarraceno o alforfón, avena, cereales andinos, como la quinua y el amaranto. Tampoco contienen gluten la soja ni las semillas de girasol. La proteína es un estimador rápido y aproximado, no exacto, de la cantidad de gluten probable en una muestra de trigo. Es así que la relación gluten/proteína es muy demandada, de manera que conociendo la cantidad de proteína, se puede estimar el gluten que puede tener una muestra. Esa relación es variable dependiendo del año, la región, el ambiente y el cultivar. Sin embargo, en trigo la cantidad de gluten y de proteína no siempre están directamente asociados a la calidad, ya que altos contenidos de proteína y/o gluten podrían no estar indicando buen comportamiento en la fuerza panadera (W), ya que influye la genética en la expresión de la calidad. Según García et al., 2001, proteína y gluten pueden estimarse recíprocamente, pero ninguno de ellos mostró una asociación significativa con W y por lo tanto, se podría cometer error al utilizarlos como estimadores de calidad industrial. Dada la importancia del tema se plantearon los siguientes objetivos: Evaluar el rendimiento de la obtención del gluten Húmedo y Seco para diferentes tipos de harinas de trigo. Identificar las propiedades del gluten de diferentes tipos de harina de trigo. LOS ALUMNOS. TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO 1. GLUTEN Según Mataix (2005) menciona que la principal fuente del gluten proviene de los cereales, en especial el trigo con el que se elabora el pan, dulces y pasta. Gluten es una glicoproteína que se encuentra en la semilla de muchos cereales combinada con almidón. Representa un 80% de las proteínas del trigo y está compuesta de gliadina y glutenina. El gluten es responsable de la elasticidad de la masa de harina, lo que permite que junto con la fermentación el pan obtenga volumen, así como la consistencia elástica y esponjosa de los panes y masas horneadas. 2. COMPOSICIÓN Según Badui (1999) menciona que el gluten está formado por las proteínas llamadas gluteninas y gliadinas (90%), lípidos (8%) y carbohidratos (2%). Las gluteninas le aportan elasticidad a la masa de pan, de modo que cuando se estira tiende a recuperar su forma original. Las gliadinas se estabilizan por enlaces disulfuro intramoleculares y le proporcionan pegajosidad a la masa, al mismo tiempo que son responsables de su extensibilidad, es decir, que se extiende sin llegar a romperse. La grasa en el gluten está presente en cantidades muy bajas y es de tipo insaturado, principalmente ácido linoleico. Dentro de las vitaminas que contiene destacan las vitaminas B1, B2 y niacina, así como folatos. También contienen algunos minerales como calcio, hierro y zinc. TABLA N° 1: Fracciones proteicas de los granos de cereales FUENTE: Badui (1999) 3. FORMACIÓN DE LA MASA Según Holford (2009) menciona que la calidad panadera del trigo está determinada por la cantidad y propiedades de las principales proteínas de almacenamiento del grano: gliadinas y gluteninas. Estas se depositan en el endosperma en desarrollo, y proveen una fuente de aminoácidos para la http://es.wikipedia.org/wiki/Trigo http://es.wikipedia.org/wiki/Glicoprote%C3%ADna http://es.wikipedia.org/wiki/Cereal http://es.wikipedia.org/wiki/Almid%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Trigo http://es.wikipedia.org/wiki/Gliadina http://es.wikipedia.org/wiki/Glutenina http://es.wikipedia.org/wiki/Fermentaci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Pan_(alimento) TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO germinación. Cuando el endosperma es molido y la harina resultante, es mezclada con agua, las proteínas de almacenamiento se unen para formar una red proteica continua llamada gluten. De esta forma, se obtiene una masa cohesiva, con características viscoelásticas únicas, como resultado de una adecuada combinación de dos propiedades físicas: elasticidad y extensibilidad, cruciales para la elaboración del pan. Las proteínas del gluten son responsables, no sólo de estas propiedades de la masa, sino también de su habilidad para retener el gas dióxido de carbono (CO2), producido por las levaduras durante la fermentación. Esto permite que la red de gluten se expanda, resultando en una estructura liviana, porosa y desmenuzable, la cual es fijada por cocción. FIGURA N° 1: Red de gluten (G) del pan blanco Microscopía electrónica de barrido de una rodaja de pan blanco que muestra la red de gluten (G) y las paredes cóncavas de los poros (indicados por una flecha). La barra de la escala corresponde a 50 um. FUENTE: Holford (2009) Las gliadinas y gluteninas son proteínas pertenecientes al grupo de las prolaminas, llamadas así porque contienen un gran número de restos de los aminoácidos prolina y glutamina. Se caracterizan por su solubilidad en mezclas de alcohol y agua (60-70 % de etanol o 50% de isopropanol). Estas proteínas tienen propiedades fisicoquímicas diferentes debido a su distinta habilidad para formar polímeros. Mientras que las gliadinas son monoméricas (cadenas polipeptídicas simples), las gluteninas son poliméricas y están constituidas por dos tipos diferentes de subunidades: las de bajo y alto peso molecular. Estas subunidades se ensamblan en polímeros gigantes, estabilizados por puentes disulfuro que las mantienen físicamente unidas entre sí, formando enormes http://members.tripod.com/lucrecia_alvarez/calidad_panadera.htm#Modelos de polímeros de glutenina propuestos TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO agregados de tamaño variable. Estas proteínas son las más grandes que se conocen en la naturaleza. 4. MODELOS DE POLÍMEROS DE GLUTENINA PROPUESTOS Según Danes (2010) menciona que los modelos de polímeros de glutenina son: A) Modelo de Graveland. Líneas anaranjadas: subunidades de gluteninas de alto peso; líneas celestes: subunidades de gluteninas de bajo peso molecular; líneas negras: puentes disulfuro intra e intercadenas. B) Modelo de Kasarda. Barras anaranjadas: subunidades de glutenina de alto peso. Barras celestes y blancas: subunidades de glutenina de bajo peso molecular. Líneas negras: puentes disulfuro intercadenas. FIGURA N° 2: Modelos de polímeros de glutenina FUENTE: Danes (2010) Según Danes (2010) menciona que los dos tipos de prolaminas del trigo le imparten diferentes propiedades a la masa. Las gliadinas son viscosas y le otorgan extensibilidad, lo que permite que la masa pueda estirarse,sin cortarse, al aumentar de tamaño durante la fermentación. En cambio, las gluteninas le confieren elasticidad (o sea, la capacidad de un cuerpo de retornar a su forma y tamaño original luego de haber sido estirado), evitando que la masa se extienda demasiado y colapse, ya sea durante la fermentación como en la etapa de cocción. TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO FIGURA N° 3: Masa elaborada con harina de trigo FUENTE: Danes (2010) La elasticidad del gluten se conoce también como fuerza de la masa, y se ha demostrado que las llamadas “masas fuertes” son requeridas para la elaboración de pan y pastas. En contraste, glútenes menos elásticos o “débiles”, pero con buena extensibilidad, son preferidos para la fabricación de tortas y galletitas. Parece ser que todas las prolaminas del trigo contribuyen, en alguna forma, a las propiedades funcionales totales del gluten. Sin embargo, las subunidades de glutenina de alto peso molecular, aunque cuantitativamente son componentes menores, son funcionalmente muy importantes, ya que constituyen las principales determinantes de la elasticidad del gluten, propiedad que se correlaciona directamente con la calidad panadera de la harina. Gran parte de cada una de estas subunidades consiste de repeticiones de cortas secuencias de aminoácidos que adoptan una estructura tridimensional particular conocida como giro-reverso. Debido a la presencia de múltiples y secuenciales giros- reversos una subunidad de glutenina típica tiene una estructura semejante a un resorte, constituyendo la explicación molecular de la elasticidad intrínseca que caracteriza a estas proteínas. Masa elaborada con harina de trigo. Sus propiedades físicas están determinadas por los dos tipos principales de proteínas que contiene: las gliadinas que le otorga extensibilidad y las gluteninas que le confiere elasticidad. http://members.tripod.com/lucrecia_alvarez/calidad_panadera.htm#Modelo estructural para una subunidad de glutenina de alto peso molecular típica. TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO FIGURA N°4: Modelo estructural para una subunidad de glutenina de alto peso molecular típica FUENTE: Danes (2010) METODOLOGÍA PARA OBTENER GLUTEN DE HARINA PANADERA a. Pesar 300 g de harina panadera b. Agregar medio litro de agua potable c. Agitar para disolver la harina d. Manualmente hacer un lavado del residuo de la harina (gluten) e. Cuidadosamente se extrae el residuo (gluten) para determinar su peso en relación al peso de la harina TABLA Nº 2: Resultados De Una Práctica Con Harina Panadera: MARCA PESO DE HARINA GLUTEN OBTENIDO GLUTEN EN Kg DE HARINA Nicolini 300 g 11.1 g 37 g La Favorita 300 g 12.5 g 41.7 g Molitalia 300 g 6.5 g 21.7 g FUENTE: Santamaría J. (2010) TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO MATERIALES Y EQUIPOS GRÁFICOS MATERIALES Y EQUIPOS GRÁFICOS Vaso precipitado (Beakers) Estufa A. MATERIALES: AGUA DESTILADA R E A C T IV O MUESTRA: A: 100 g de Harina de trigo todo uso B: 100 g de Harina de trigo para uso de pastelería C: 100 g de Harina de trigo para pan TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO FUENTE: Elaboración propia Cápsula de porcelana Balanza Probeta de 100 mL Cinta métrica Colador Vidrio reloj Papel aluminio Cronómetro TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO 1. En un recipiente se colocó 100 g de harina formando una corona luego se agregó 60 ml de agua en el centro de la esta y se mezcló poco a poco hasta formar una bola de masa firme. 2. Se dejó reposar la masa por media hora a temperatura ambiente, luego se colocó la masa en un colador y se amasó suavemente bajo el chorro de agua hasta remover todo el almidón soluble. 3. Se expandió la masa para eliminar tanta agua como sea posible, hasta que la superficie de la bola del gluten este pegajosa. OBTENCIÓN DE GLUTÉN B. MÉTODOS: 4. Se pesó la bola de gluten, se estiró todo lo que se pudo para determinar su elasticidad, luego se secó en una estufa a 150 °C por una hora y se registró los resultados. TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO A. RESULTADOS: GLUTEN HÚMEDO MUESTRA PARÁMETROS Dilución (ml) Elasticidad (cm) Peso (g) Harina pastelera 60 12 33.2 Harina para todo tipo de uso 60 13.5 30.5 Harina panadera 80 35 35,3 FUENTE: Elaboración propia GLUTEN SECO FUENTE: Elaboración propia MUESTRA PARÁMETROS Peso final (g) Humedad (%) Harina pastelera 27.3 17.7 Harina para todo tipo de uso 25.75 15.6 Harina panadera 25,9 26.6 TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO B. DISCUSIONES: Se observa en los resultados que el porcentaje obtenido de gluten húmedo para todas las harinas oscila entre un 30 y 40 % y el porcentaje de gluten seco entre un 25 a 30 %; valores que se interpreta como harinas fuertes o excepcionales según lo indica la Norma Técnica Ecuatoriana. El mayor porcentaje se supone que debería tenerlo la harina panadera, pero no fue así, ya que esta harina contiene 25,9%, a diferencia de la harina pastelera que se obtuvo 27,3%. Esto se debió quizás al mayor tiempo expuesto en la estufa al gluten húmedo de la harina panadera. Con respecto a los valores de porcentaje de gluten húmedo si tiene lógica, ya que se obtiene mayor cantidad en la harina panadera. Carabias (2009) nos menciona que la harina pastelera debe contener alrededor del 8-10% de gluten seco, ya que es un tipo de harina pobre en gluten o floja; intervalo en el cuál no se encuentra nuestro resultado obtenido, ya que el porcentaje hallado es de 27,3%. Entonces se podría decir que el tipo de harina analizada también podría servir para la elaboración de panes, ya que formaría texturas consistentes. En el parámetro de elasticidad si se pudo notar la gran diferencia entre todas las harinas analizadas, ya que la harina panadera obtuvo una mayor longitud de elasticidad debido a su poder de expansión por el mayor contenido de proteínas insolubles (gluten) con respecto a las demás. TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO Se logró obtener gluten húmedo y seco de las harinas analizadas. El porcentaje de gluten obtenido de la harina pastelera fue de 27,3 % El porcentaje de gluten obtenido de la harina panadera fue de 25,9 % El porcentaje de gluten obtenido de la harina multiuso fue de 25,75 % Todas las harinas analizadas son de clase excepcional o muy fuertes TECNOLOGÍA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS Msc. MIGUEL ANGEL QUISPE SOLANO Mataix, J. (2005). Obtención del gluten de la harina de trigo. España: Ediciones Díaz de Santos. Badui, S. (1999). Química de los alimentos. México: Ediciones Prentice Hall. Holford, N. (2009). Gluten. España: Ediciones Robinbook. Danes, M. (2010). Harina de trigo. España: Ediciones Díaz de Santos. Juanes, T. (2011). Elasticidad de gluten. México: Ediciones Zaragoza. Santamaría J. (2010). Evaluación de calidad de gluten. Universidad Nacional Federico Villareal. Carabias, H. (2009). Tipos de harinas. Disponible en: www.hosteleriasalamanca.es/.../tipos-de-harina-por-hector- carabias.p. http://www.hosteleriasalamanca.es/.../tipos-de-harina-por-hector-carabias.p http://www.hosteleriasalamanca.es/.../tipos-de-harina-por-hector-carabias.p
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